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消防水泵电气控制中几个主要问题分析探讨

2016-11-16 07:52| 编辑:电工学习网| 查看: 7667| 评论: 0

消防水泵是水灭火系统中的关键设备,其能否正常工作运行直接影响到灭火行动的成败。因此,消防水泵的电气控制是非常重要的环节,但由于规范间的差异和设计人员对规范的理解不同,在消防水泵的电气控制设计中常出现一些问题,不仅给消防工程施工和设备使用造成不便,而且对于建筑的消防安全也留下隐患。笔者就消防水泵电气控制中几个主要问题进行分析探讨,希望能引起相关从业人员的注意。
1.消防水泵的启动方式
消防水泵通常几十千瓦,功率较大,在启动时相应的启动电流也大,火灾发生后,如电源容量不足,就会造成同一电网供电的其他消防设备端电压大大降低,使得一些消防监控设备主机重启或死机,极大地影响了火灾的控制与扑救。又加之工程上考虑到减小启动时对机械部件的冲击和影响,消防水泵大多要采用降压启动方式。消防水泵一般为鼠笼式三相异步电动机,其降压启动方式有定子绕组串电阻降压启动、自耦变压器降压启动、固态软启动器和星三角降压启动四种方式。
定子绕组串电阻降压启动方式虽然控制结构简单,但在启动时电阻上会消耗电能,产生大量热能,而水泵控制柜内线路、元器件密集,有可能造成不良影响,因此无论生活水泵还是消防水泵,通常都不采用此种方式。对此,国家建筑标准设计图集《常用水泵控制电路图》(10D303-3)中也未采纳此种降压启动控制方式。
自耦变压器降压启动方式,降压启动效果好,但自耦变压器自身价格较贵,体积较大,不允许频繁操作,且结构相对复杂易出问题。对此,《常用水泵控制电路图》(10D303-3)中消防水泵采纳了此种降压启动方式,而产品标准规范《固定消防给水设备》(GB27898-2011)5.14.8条规定:“降压启动电路不得使用自耦变压器”,但设计标准规范《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974-2014)中11.0.14却规定:“消防水泵宜采用自耦变压器降压启动”。对此规范冲突,笔者请教过《消防给水及消火栓系统技术规范》编制组组长,回复说编制规范的专家对此问题看法不一致。考虑的规范的从严要求性和两部规范的用词不同,笔者建议消防水泵尽量不采用自耦变压器降压启动。固态软启动器降压启动方式,由于固态软启动器具有软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能,在建筑工程中应用很多。但固态软启动器正常工作要耗电,属于有源器件,价格较贵,结构复杂,易受电网谐波影响,且使用维护技术要求高。对此,虽旧版的《常用水泵控制电路图》(01D303-3)中消防水泵采用了此种降压启动方法,但在新版的《常用水泵控制电路图》(10D303-3)中消防水泵取消了此种降压启动方法,《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974-2014)中11.0.14也明确规定:“消防水泵不宜采用有源器件启动”。
星三角降压启动方式,控制线路简单,启动电流小,在建筑工程中应用广,但其只适用于正常运行时电机内部绕组接法为三角形的消防水泵。对此,《常用水泵控制电路图》(10D303-3)中消防水泵泵采用了此种降压启动方法,《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974-2014)中11.0.14也规定:“消防水泵宜采用星三角降压启动”。
综上,对于小功率的消防水泵,稳压泵、消防电梯排水泵等采用全压直接启动方式,对于大功率的消防增压水泵或主泵,则应采用星三角降压启动方式。如消防水泵电机内部绕组正常接法为星形,可考虑采用自耦变压器降压启动方式。但实际工程中由于三角形接法较星形接法启动、运行力矩大,而消防水泵启动和运转都需较大力矩,故水泵电机为星形接法情况较少见。
2.消防水泵的联动触发信号
当前,消防水泵的联动控制设计主要依据的规范有:《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-2013)、《消防控制室通用技术要求》(GB25506-2010)和《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974-2014),对于消防水泵的联动启动触发信号有明确规定。


2.1消火栓泵
消火栓按钮的动作信号仅作为启动消火栓泵的联动触发信号,不再是旧版规范中规定的直接启动消火栓泵,而是由消防联功控制器联动控制消火栓泵的启动。规范中新规定的三种启动消火栓泵的触发信号:消火栓系统出水干管上设置的低压压力开关、高位消防水箱出水管上设置的流量开关或报警阀压力开关信号,是直接控制启动消火栓泵。此外,消防控制室应能显示消火栓按钮的正常状态、动作状态和位置信息以及管网最低压力报警信息。
2.2喷淋泵
喷淋泵应由报警阀压力开关的动作信号作为触发信号,直接控制启动喷淋消防泵,且压力开关的动作信号应反馈至消防联动控制器。
针对上述规范规定,消防监督和消防施工人员应注意,直接启动控制方式是不受消防联动控制器手动或自动状态影响,触发信号要直接接入消防水泵控制柜中,因此在图纸审核时,火灾自动报警系统的系统图中应有相应的线路连接。另外,压力开关、管网低压压力开关等动作信号,规范中规定要反馈至消防控制室,这意味着该器件应有两组触点输出信号,一组接入消防水泵控制柜直接启泵,另一组接到火灾自动报警系统的控制模块上反馈动作信号。笔者所在学校去年新建实验室,在采购压力开关时发现众多国内厂商中,只有三家厂家生产的压力开关能提供两组输出触点,其他厂家的产品仅有一组输出,那么其实际安装时,要么不是直接启动,要么无信号反馈,不符合规范要求。
在建筑工程消防验收或检查时,如压力开关等器件由于穿管布线不便检查,可采取下述方式测试。使消防联动控制器处于手动状态,在消防水泵房处放水测试,如消防水泵能正常启动且消防联动控制器上有该器件的动作反馈,此种情况说明是符合规范要求;如消防水泵不能启动或消防联动控制器上无该器件的动作反馈,则表明是不符合规范要求。对于消火栓按钮,在消防联动控制器处于手动状态时,则只应有信号反馈而不能启动消火栓泵,否则是不符合规范要求的。
3.消防水泵的状态信号反馈
《消防控制室通用技术要求》(GB25506-2010)中规定,消防控制室应能显示消防水泵电源的工作状态、故障报警信息和消防水泵的启停状态、故障状态、动作反馈信号。
根据上述规范规定,消防监督人员应注意:
3.1消防水泵电源工作状态监控有无
国家标准《消防设备电源监控系统》(GB28184-2011)和国家建筑标准设计图集《消防设备电源监控系统》(10CX504)都已颁布实施,消防设备的电源监控系统在产品、设计、施工上是有规范和标准依据的,因此标准实施日期之后的新建、该建和扩建工程都应用消防设备电源监控系统,对消防设备的供电电源和备用电源的工作状态和故障报警信息进行监控。而实际工程中,有许多建筑中并未设置,消防控制室无法监控消防设备的电源状态,对此消防监督人员在建筑工程审核时应加以注意并要求建筑设计院增设。
3.2消防水泵手动和自动状态信息反馈
对于消防水泵的启停状态、故障状态信息反馈,实际工程中通常都具备,但大多缺少消防水泵手动和自动状态的信息反馈。实际监督检查时,经常会发现消防水泵控制柜上的档位开关处于手动挡,而《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974-2014)和《消防控制室通用技术要求》(GB25506-2010)中都有类似规定:应处于自动启泵状态。由于没有系统状态档位信息的反馈,消防控制室就无法实时的监控消防水泵是否处于自动工作状态。相关规范中虽未明确要求消防水泵应反馈自动、手动工作状态信息,但在《建筑消防设施的维护管理》(GB25201-2010)中4.5条规定:“消防设施及相关电气控制柜具有控制方式转换装置的,其所处控制方式宜反馈至消防控制室”。此外,《消防控制室通用技术要求》(GB25506-2010)5.3.8条规定:“消防控制室应能显示防排烟系统的手动、自动工作状态”。因此,笔者认为,消防水泵系统的手动和自动状态应同防排烟系统一样,也必须反馈至消防控制室。这样,不仅消防控制室可实时监控消防水泵所处的系统工作方式,而且与城市消防远程监控中心联网后,监控中心也可实时监控消防水泵的系统工作方式,便于消防监督人员管理查看。
对此要求,在《常用水泵控制电路图》(10D303-3)所给消防水泵的电气原理图中,均已留有相应接线端子用来反馈信息,如图1所示。但在实际工程中,消防工程公司在施工时往往不予接线。对此,消防监督人员应加强监管,在消防控制室内查看有无此类信息反馈。
4.结束语
消防水泵作为建筑消防安全的重要组成部分,在电气控制时必须确保其工作可靠。笔者依据现行国家与行业规范,结合国家建筑标准电气图集,就消防水泵电气控制中几个问题提出了自己的看法和观点,仅供工程设计人员参考,不当之处敬请电气同仁批评指正。

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